2.4.1. Сопротивление сдвигу сыпучих грунтов

2.4.1.   Сопротивление сдвигу сыпучих грунтов

Если образец песка 1 поместить в сдвиговой прибор в виде кольца, разрезанного по горизонтальной плоскости ,(рис. 2.9, а), то, приложив силу N и постепенно увеличивая силу Т, можно достигнуть среза (сдвига) одной части образца по другой приблизительно по линии, обозначенной пунктиром. Прибор имеет нижнюю неподвижную обойму 4; верхнюю подвижную обойму 3 и зубчатые фильтрующие пластины сверху и снизу 2.

Рис. 2.9. Схема прибора для испытания грунта на сдвиг (о) и графики со­противления сдвигу сыпучего (б) и связного (в) грунта

 Если мы проведем несколько таких опытов при различном вертикальном напряжении σ = N/A (где А — площадь образца в плоскости среза), то получим, что чем больше σ, тем больше предельное сопротивление грунта сдвигу τ_u. По данным экспериментов построим зависимость предельного сопротивления сыпучего грунта сдвигу τ_u от давления (рис. 2.9,б). На основе многочисленных опытов установлено следующее: для несвязных (идеально  сыпучих) грунтов   экспериментальные точки в пределах обычных изменений напряжений (до 0,5 МПа) оказываются на прямой, выходящей из начала координат. В таком случае для любого нормального напряжения
τ_ui = σ_i tg φ
где tg φ — коэффициент внутреннего трения, характеризующий трение грунта о грунт: tg φ = f; φ — угол внутреннего трения.
Зависимость (2.20) установлена Ш. Кулоном еще в 1773 г. Она выражает закон сопротивления сыпучих грунтов сдвигу, который формулируется так: предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально нормальному напряжению. Этот закон называется законом Кулона.